Reduced magnetohydrodynamic (MHD) equations are used to study the nonlinear dynamics of external kinks in a quasi-axisymmetric (QA) stellarator with varying fractions of external rotational transform. The large bootstrap currents associated with high beta plasmas may make QA configurations susceptible to low n external modes, limiting their operational space. The violence of the nonlinear dynamics, and, in particular, when these modes lead to a disruption, is not yet understood. In this paper, the nonlinear phase of external kinks in an unstable QA configuration with an edge safety factor below two is simulated. An axisymmetric approximation of this stellarator is constructed in the nonlinear MHD code, JOREK, capturing the influence of the external rotational transform. The use of this approximation for the considered stellarator is validated by comparing the linear dynamics against the linear viscoresistive MHD code, CASTOR3D. The nonlinear dynamics of this stellarator approximation are compared with an equivalent tokamak to understand the influence of a relatively small external rotational transform. While the external rotational transform does have a stabilizing influence on the MHD activity, it remains violent. To explore the first order influence of a larger external rotational transform, this equilibrium parameter is artificially increased for the considered stellarator, reducing the effective plasma current. The violence of the kink instability is quantified, and shown to reduce with the increasing external rotational transform. At the same time, the external kink triggers internal modes that exacerbate the loss in confinement during the nonlinear phase, such that it remains large over much of the parameter space. It is only with a significant fraction of external rotational transform that these subsequent modes are stabilized.
縮約磁気流体力学（MHD）方程式を用いて、外部回転変換の割合を変えた準軸対称（QA）ステラレーターにおける外部キンクの非線形ダイナミクスを研究する。高ベータプラズマに伴う大きなブートストラップ電流は、QA配位を低n外部モードに対して感受性にし、その運転領域を制限する可能性がある。非線形ダイナミクスの激しさ、特にこれらのモードがディスラプションに至る場合については、まだ理解されていない。本論文では、エッジ安全係数が2未満の不安定なQA配位における外部キンクの非線形位相をシミュレーションする。このステラレーターの軸対称近似を非線形MHDコードJOREKで構築し、外部回転変換の影響を捉える。考慮したステラレーターに対するこの近似の使用は、線形粘性抵抗MHDコードCASTOR3Dとの線形ダイナミクスの比較によって検証される。このステラレーター近似の非線形ダイナミクスを等価なトカマクと比較し、比較的小さな外部回転変換の影響を理解する。外部回転変換はMHD活動に対して安定化の影響を持つが、依然として激しい。より大きな外部回転変換の一次の影響を探るため、この平衡パラメータを考慮したステラレーターに対して人為的に増加させ、実効プラズマ電流を減少させる。キンク不安定性の激しさを定量化し、外部回転変換の増加とともに減少することを示す。同時に、外部キンクは内部モードを引き起こし、非線形位相中の閉じ込めの損失を悪化させ、パラメータ空間の大部分でその損失が大きいままである。これらの後続モードが安定化されるのは、外部回転変換の有意な割合がある場合のみである。